Z vidika gradbene fizike sta za streho bistveni zaščita pred vlago in toplotna zaščita. Pri zaščiti pred vlago govorimo o zaščiti pred atmosferskimi padavinami (dež, sneg, toča, taljenje snega in ledu), pri toplotni zaščiti pa o toplotnem uporu oziroma toplotni prehod­nosti strešne konstrukcije, o toplotni stabilnosti in preprečevanju kondenzacije vodne pare. Slednji pojav sicer načelno spada na področje zaščite pred vlago, a ga obravnava tehnični predpis za področje učinkovite rabe energije.

O toplotni stabilnosti poševnih streh danes govorimo bistveno manj kot nekoč. Zahteve za največjo dovoljeno toplotno prehodnost so namreč že tako stroge, da posebno računsko preverjanje teh značilnosti ni več potrebno. Ob tem pa moramo upoštevati, da se še tako dobra toplotna stabilnost nanaša na neprozorne dele strehe, na dejanske razmere oz. potek temperatur v prostoru pa vplivajo tudi druge konstrukcije, način uporabe prostorov in možnost njihovega prezračevanja in hlajenja, še zlasti pa število oz. velikost in orientacija strešnih oken.

Zahteve za streho glede doseganja učinkovite zaščite pred vlago podaja Pravilnik o zaščiti stavb pred vlago (Ur. l. RS, št. 29, 26. 3. 2004). Značilnost tega pravilnika je, da govori o kakovosti stanja, ki mora biti doseženo. Projektantu (in seveda izvajalcu) je omogočena dovolj prosta izbira materialov in sistemov, ki pa morajo – poleg izpolnjevanja osnovnih zahtev za konkretno namembnost – ustrezati konkretni nalogi, sodobnim ugotovitvam stroke in pravilom dobre gradbene prakse.

Tehnična smernica Učinkovita raba energije (TSG-1-004:2010), ki se uporablja skupaj s pravilnikom o učinkoviti rabi energije v stavbah (PURES 2, 2010), navaja zahteve glede največje dovoljene toplotne prehodnosti posameznih konstrukcij, torej tudi ravnih in poševnih streh, kot prvo, osnovno raven zagotavljanja primerne toplotne zaščite in učinkovite rabe energije. Te vrednosti so omejene predvsem iz gradbenofizikalnih raz­logov, da se izognemo projekt­nim napakam, v praksi pa je seveda zaželeno, da se v okviru tehničnih možnosti in ob upoštevanju načel dolgoročne stroškovne učinkovitosti projektirajo in izvedejo top­lotno bolj zaščitene konstrukcije, kot je minimalna zahteva predpisa. Za strop proti neogrevanemu prostoru oz. strop v sestavi ravne in poševne strehe tako velja največja dovoljena toplotna prehodnost U = 0,20 W/m2K.

Poševne strehe

S konstrukcijskega vidika je pri poševni strehi mogoče dokaj preprosto doseči vodoneprepusten zgornji del ovoja stavbe. Naklon poševne strehe omogoča uporabo elementov kritine tudi manjših formatov; z večanjem naklona se namreč manjša potrebna dimenzija posameznih strešnikov za zagotavljanje pravilnega odvajanja vode vzdolž strešne ploskve proti elementom za odvodnjavanje. V nasprotju z ravnimi strehami, ki so glede na nosilno konstrukcijo pretežno izvedene kot masivne, imajo poševne večinoma lahko nosilno konstrukcijo, največkrat leseno. Seveda so mogoče tudi drugačne izvedbe – npr. masivna strešna nosilna konstrukcija slovenske primorske hiše.

Od naklona poševne strehe je odvisna izbira kritine. Minimalni naklon za določen tip kritine podajajo proizvajalci in ga je treba dosledno upoštevati. V nasprotnem primeru obstaja nevarnost zatekanja meteorne vode (predvsem v kombinaciji z vetrom) pod kritino. Poševne strehe sicer najpogosteje delimo prav glede na vrsto kritine: govorimo o opečni, pločevinasti, stekleni, leseni, slamnati strehi in podobno.

Z gradbenofizikalnega vidika pa je delitev podobna, kot jo sicer uporabljamo pri ravnih strehah. Osnovna funkcija je zaščita pred vlago, toplotna zaščita pa se uporabi pri poševnih strehah nad ogrevanimi prostori. Za t. i. hladne toplotno zaščitene poševne strehe je značilen zračni kanal med sekundarno kritino in slojem toplotne izolacije, pri t. i. toplih toplotno zaščitenih poševnih strehah pa je sekundarna kritina položena neposred­no nad slojem toplotne izolacije. V tem primeru se zmanjša oz. upočasni oddaja toplote z zunanje površine toplotne zaščite zaradi gibanja zunanjega zraka ob njej.

Sestavni deli sodobne toplotno zaščitene poševne strehe so poleg osnovne nosilne konstrukcije (elementov ostrešja), gledano od zgoraj navzdol oziroma od zunaj navznoter: strešna kritina, zračni kanal pod kritino, sekundarna oziroma »rezervna« kritina, zračni kanal pri hladni strehi, toplotna izolacija, parna zapora ali ovira, ki je hkrati zračna (tudi: konvekcijska, vetrna) zapora, in notranja zaključna obloga. Med parno oviro in notranjim zaključnim slojem je lahko dodaten sloj toplotne zaščite, ki pa po pravilih, povzetih po nemških standardih, ne sme presegati petine skupne debeline toplotne izolacije (opomba: v vsakem primeru je nujna kontrola difuzije vodne pare). To je tudi najprimernejši položaj za razvod inštalacij (inštalacijska ravnina), da z njimi ne prediramo parne ovire.

Od vseh naštetih slojev ima pravzaprav le notranja obloga zgolj dekorativno funkcijo in je njena izbira poljubna, pravilno izbrani drugi sloji pa so nujni za celovito ustrezno delovanje strešnega sistema.

Ključni elementi za kakovost poševne strehe so torej: neprepustnost zunanjih slojev za meteorno vodo; toplotna zaščita z zadost­nim toplotnim uporom, ki zagotavlja tudi primerno toplotno stabilnost neprozornega dela strehe v poletnem obdobju; parna ovira ali zapora, ki preprečuje kondenzacijo vodne pare znotraj sistema, hkrati pa deluje kot zračna zapora in zagotavlja popolno zrakotes­nost sistema z notranje, tj. spodnje oziroma »tople« strani, in preprečuje konvekcijo vodne pare, tj. vdor večjih količin vod­ne pare skozi rege in preboje, kar ima lahko največje posledice.

Materiali za toplotno zaščito poševne strehe

Za toplotno zaščito poševne strehe uporab­ljamo materiale, ki so dimenzijsko stabilni in hkrati dovolj elastični, da na njihovih medsebojnih stikih ali na primer na stiku toplotne izolacije in špirovcev, če je izolacija nameščena med njimi, ne nastajajo toplot­ni mostovi. Klasični polistiren v ploščah je tako le izjemoma uporaben material za izvedbo toplotne zaščite med špirovci, ker ga praviloma ni mogoče vgraditi dovolj tesno. Upoštevati je namreč treba, da se les dimenzijsko spreminja z nihanjem vsebnosti vlage, kar nujno privede do reg med njim in togim materialom, s katerim je v stiku. Posebne vrste ekspandiranega polistirena z večjo stis­ljivostjo in izdelane s peresom in utorom se v zadnjem času tudi uveljav­ljajo kot mogoč material za izolacijo med špirovci.

Za izolacijo med in pod špirovci se največkrat torej uporabljajo mehkejši oz. bolj stisljivi kompaktni ali sipki izolacijski materiali, ki dobro zapolnijo prostor. Trenutno so najpogostejši, a ne edini: kamena volna, steklena volna, celulozni kosmiči in lesni kosmiči.

Za izolacijo nad špirovci so primerni tudi drugi, bolj togi materiali v ploščah, kot npr. polistiren, poliuretan ali lesne izolacijske plošče. Pravilnost izračunov difuzije vodne pare in dimenzioniranja parne ovire oz. zapore je tu še pomembnejša. Izvedba nad špirovci pa najbolje odpravi toplotne mostove v polju strehe.

Poleg samoumevnih lastnosti glede varstva pred požarom je bistveno, da je material zaščiten pred navlaževanjem in odporen proti različnim mikroorganizmom.

Difuzija in konvekcija vodne pare

Glede na značilnosti difuzijskega toka vodne pare skozi konstrukcijo poševne strehe ločimo dva sistema: difuzijsko zaprtega in difuzijsko odprtega. Pri difuzijsko zaprtem sistemu je na topli strani sloja toplotne zaščite nameščena parna zapora (npr. aluminijasta ali polietilenska folija), ki vodni pari povsem preprečuje vstop v konstrukcijo. Tak material je treba uporabiti tudi vedno, kadar je sekundarna kritina, položena na toplotno zaščito, paroneprepustna ali slabo paroprepustna.

Pri difuzijsko odprtem sistemu, ki zaradi ugodnih gradbenofizikalnih parametrov vedno bolj prevladuje, pa uporabimo parno oviro, torej material, ki ima določeno stopnjo paroprepustnosti. Kot sekundarna kritina se uporabi material, ki združuje neprepustnost za vodo in visoko paroprepustnost. Ta sistem omogoča izsuševanje toplotne zaščite (vgrajena vlaga, difuzija vodne pare) tudi nazaj v prostor. Difuzijsko odprt sistem je značilen za princip tople poševne strehe.

Te lastnosti opisujemo z relativno difuzijsko upornostjo (oznaka: Sd), ki nam pove, kako se material določene debeline upira prehajanju vodne pare. Relativna difuzijska upornost je izražena v metrih (m) in izračunana kot zmnožek debeline in difuzijske upornosti (μ) materiala. Meja med parno oviro in parno zaporo ni točno določena; v praksi se štejejo kot parne ovire materiali s Sd približno do 10 ali 15 m, višje vrednosti že opisujejo parne zapore.

Tako pri difuzijsko zaprtem kot difuzijsko odprtem sistemu opravlja parna zapora oziroma ovira tudi funkcijo zračne zapore oziroma zagotavlja zrakotesnost. Žal se v praksi še vedno pogosto dogaja, da je pomen zrakotesnosti poševne strehe močno podcenjen, kar vodi do gradbenofizikalnih poškodb posameznih slojev strehe in sčasoma do ne­ustreznosti celotnega strešnega sistema.

Konvekcijski toplotni mostovi nastopijo nam­reč na mestih slabo zatesnjenih prebojev konstrukcije (dimovodni kanali, zračniki, antene, strešna okna ipd.), na nezatesnjenih priključkih parne zapore/ovire na stiku poševne strehe in zidu in seveda na netesnih preklopih pasov parne zapore/ovire. V konstrukcijo v kratkem času vstopi zelo velika količina vodne pare, ki lahko nato kondenzira v sloju toplotne zaščite in povzroči njegovo navlaževanje in zmanjšanje toplotnega upora, sčasoma pa celo privede do fizičnega propada tega sloja. Druga nevarnost je navlaževanje lesenih delov konstrukcije (na primer v stiku s toplotno zaščito), ki se lahko razvije v gnitje, trohnenje, razvoj plesni in podobno.

Hladne poševne strehe

Značilnost hladne poševne strehe je zračni kanal med sekundarno kritino in toplotno izolacijo, visok vsaj 2 do 4 cm. Ta je nasploh obvezen pri zelo paroneprepustni sekundarni kritini, kot je npr. bitumenska lepenka, ki se je nekoč najpogosteje vgrajevala. Vstopne (kap) in izstopne (sleme) odprtine morajo biti ustrezno dimenzionirane (prosti presek 1/500 površine strešne ploskve oziroma 200 cm2 na tekoči meter kapa) in proste, da je omogočeno gibanje zraka v kanalu. To namreč zagotavlja, da se morebiten kondenzat na spodnji površini sekundarne kritine izsuši, preden bi začel navlaževati toplotno izolacijo.

Sistem hladne poševne strehe je primeren le za enostavno geometrijo poševnih streh, pri kateri je minimalno število prebojev (strešna okna, dimniki …). V praksi se je skoraj povsem opustil. Težko je tudi zagotoviti enakomerno višino zračnega kanala; vsaka površnost izvajalca se lahko hitro maščuje. Pri netesni ali »pozabljeni« zračni zapori z notranje strani lahko pri takšni strehi nastajajo velike toplotne izgube, saj gibanje zraka v zračnem kanalu povečuje odvajanje toplote s konvekcijo s površine toplotne izolacije.

Tople poševne strehe

Pri toplih poševnih strehah so mogoče predvsem težave s kondenzacijo in navlaževanjem. Najprimernejši način izvedbe bi bila tudi pri topli strehi toplotna izolacija nad špirovci, seveda skupaj z drugimi pripadajočimi sloji, predvsem parno zaporo/oviro, ki je hkrati zračna (konvekcijska) zapora. Pri izvedbi izolacije med špirovci se pogosto pokaže, da je njihova višina premajhna za zahtevano debelino toplotne izolacije. V tem primeru je treba s posebno podkonstrukcijo izvesti dodaten sloj toplotne zaščite pod špirovci, s čimer izgubimo nekaj svetle višine prostora.

Proti siceršnjim pričakovanjem (pogosto zaradi nevednosti zlorabljena fraza »zaprt zračni prostor je najboljši toplotni izolator«) lahko nastopijo hude težave z vlago, če se zaradi nenatančne izvedbe ustvarijo neprezračevani prostori oziroma zaprti zračni žepi na zunanji, torej hladni strani toplotne zaščite neposredno pod sekundarno kritino.

Pri topli poševni strehi, izvedeni po difuzijsko zaprtem sistemu, obstaja tudi nevarnost zapiranja vgrajene vlage (npr. ne dovolj osušena strešna konstrukcija, navlažena toplotna izolacija) med sekundarno kritino in parno zaporo. Vgrajena vlaga se ne more izsušiti ali se izsušuje zelo dolgo časa, kar povzroči nastanek plesni, gnitje in trohnenje materialov in podobno. Tudi ta primer mogočih težav govori v prid difuzijsko odprtega sistema.